Le nonylphénol (4-n-nonylphénol) et le bisphénol A (4,4'isopropylidène-2-diphénol) sont des perturbateurs endocriniens qui ont été détectés dans des échantillons de sang, d'urine, de tissus adipeux et de lait humain. Ces molécules sont biotransformées en métabolites non-toxiques par un processus de glucuronidation. Plusieurs facteurs, incluant la co-exposition avec d'autres xénobiotiques, sont susceptibles de réduire les taux de glucuronidation. Les objectifs de cette étude étaient d'identifier et de caractériser l'impact de 14 médicaments dont la consommation est répandue sur la biotransformation de ces perturbateurs endocriniens. L'identification des interactions a été effectuée en co-incubant des hépatocytes de rat fraîchement isolés avec du nonylphénol ou du bisphénol A, et des médicaments à une concentration 50 fois plus élevée que la concentration maximale (Cmax) reportée chez l'humain suite à une dose thérapeutique. Une inhibition de la biotransformation des polluants a été observée avec la plupart des médicaments. Le naproxène (18,7 mM), l'acide salicylique (24,5 mM), la carbamazépine (1,9 mM) et l'acide méfénamique (1,45 mM) ont inhibé le métabolisme du nonylphénol et du bisphénol A à plus de 50% dans les suspensions d'hépatocytes. La caractérisation des inhibitions observées avec le naproxène, l'acide salicylique et la carbamazépine a été tentée à l'aide de microsomes hépatiques de rat. Le naproxène et la carbamazépine ont inhibé compétitivement la glucuronidation du nonylphénol et du bisphénol A. L'acide salicylique n'a montré aucune inhibition des taux de glucuronidation à une concentration de 1000 µM, suggérant ainsi que d'autres mécanismes d'action sont impliqués dans l'inhibition observée dans les hépatocytes. Des simulations effectuées à l'aide d'un modèle pharmacocinétique à base physiologique ont démontré que des niveaux thérapeutiques de naproxène peuvent entraîner une hausse du Cmax et de l'aire sous la courbe de la concentration de bisphénol A chez l'humain d'environ 1,8 fois (en assumant un Ki similaire chez le rat et l'humain). En conlusion, cette étude démontre que plusieurs médicaments peuvent inhiber la détoxication de polluants comme le nonylphénol et le bisphénol A. L'analyse de risque pour les polluants environnementaux doit donc prendre en compte la consommation de médicaments comme facteur pouvant hausser les niveaux internes pour une exposition donnée. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Nonylphénol, Bisphénol A, Médicaments, Biotransformation, Modélisation pharmacocinétique à base physiologique, Interactions.

L'apolipoprotéine D (apoD) est une glycoprotéine qui transporte plusieurs molécules hydrophobes, telles que l'acide arachidonique, le cholestérol et la progestérone. Afin d'étudier le rôle neuroprotecteur de l'apoD, des souris transgéniques (Tg) surexprimant l'apoD humaine (H-apoD) principalement au niveau du cerveau ont été générées. Bien que les souris Tg H-apoD résistent mieux à la neurodégénérescence, elles souffrent de stéatose hépatique et musculaire et sont résistantes à l'insuline. Le but de ce projet est de caractériser les mécanismes moléculaires associés à l'accumulation de lipides dans le foie des souris Tg H-apoD. L'expression de plusieurs gènes hépatiques impliqués dans le métabolisme lipidique ainsi que dans le stockage de ces lipides dans des gouttelettes lipidiques (GL) a été mesurée par RT-PCR semi-quantitative et par Western Blot. Notre étude a révélé une augmentation de plus de deux fois du facteur de transcription PPARyl dans le foie des souris Tg H -apoD par rapport aux souris sauvages. Plusieurs études suggèrent qu'une modulation de PPARyl peut mener à des troubles métaboliques, puisque PPARy induit la transcription de gènes impliqués dans l'accumulation de lipides et dans la formation des GL. Afin de mesurer son niveau d'activation, le niveau d'expression de ses gènes cibles a été mesuré. Le transporteur d'acides gras CD36, impliqué dans la captation des acides gras circulants par les hépatocytes, est surexprimé de 20 %. Cide a et Cide c, deux protéines impliquées dans la stabilisation des GL sont surexprimées de 50 %. Plin2, aussi localisée au niveau des GL et impliquée dans l'inhibition de la lipolyse, est aussi surexprimée (2 fois). Cela induit la formation de GL plus larges et donc la stéatose hépatique. Probablement en compensation, le récepteur nucléaire PPARα et son gène cible CPT1, enzyme limitant de la β-oxydation, sont surexprimés de 2,5 fois et de 20 % respectivement, augmentant ainsi la dégradation des lipides accumulés. L'AMPK est également activée, ce qui semble causer une diminution du niveau de lipogenèse (surtout par la phosphorylation de l'ACC) et de la néoglucogenèse. Ces résultats démontrent que la surexpression de l'apoD induit une surexpression et une activation de PPARyl. En induisant la transcription de ses gènes cibles, PPARy provoque l'accumulation de lipides, menant à une stéatose hépatique. Par contre, nos résultats démontrent qu'un mécanisme compensatoire est aussi induit (augmentation de la β-oxydation et diminution de la lipogenèse et néoglucogenèse) expliquant le phénotype peu sévère de la stéatose observée. Cette étude permettra de mieux comprendre le rôle de l'apoD dans le métabolisme des lipides. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : ApoD, PPARy, stéatose hépatique

Les gliomes malins prolifèrent d’une manière très anarchique et elles s’infiltrent dans le parenchyme cérébral. Plusieurs facteurs de croissance, tels que le Transforming Growth Factor Beta (TGF-ß), sont surexprimés dans les gliomes malins. La voie de signalisation du TGF-ß joue un rôle clé dans la régulation des mécanismes liés au métabolisme et à la prolifération cellulaire. L’objectif principal de cette étude est d’évaluer les effets de l’inhibition de la voie de signalisation du TGF-ß sur le phénotype des gliomes malins. Deux méthodes ont été utilisées pour inhiber la voie du TGF-ß. La première est un traitement à la chloroquine, un agent alcalinisant lysosomotropique, qui module à la hausse le pH du Trans Golgi Network (TGN )/endosome. Cet agent inhibe la furine, une protéase nécessaire à la maturation du TGF-ß, ainsi que la métalloprotéases-2 (MMP-2) qui permet la libération du TGF-ß de la matrice extracellulaire (MEC). La deuxième méthode est un traitement avec l’Avasimibe™, un agent qui inhibe l'Acyl-CoA-Acétyltransférase (ACAT) démontrée comme étant activé par le TGF-ß. Les effets de ces deux agents ont été testés sur la sécrétion de TGF-ß, sur le métabolisme et la prolifération cellulaire de la lignée de gliomes murins F98. Par l’immunobuvardage de type Western blot, notre étude a révélé la présence de la forme immature de TGF-ß1 et de Latency Associated Peptide (LAP) dans le surnageant de la lignée de gliomes murins F98. Par le test Enzyme Linked Immunosorbent Assay (ELISA), l’étude a indiqué que la chloroquine et l’Avasimibe™ diminuent de 85 ± 3 % et 65 ± 1 % la concentration de TGF-ß1 mature sécrétée dans le surnageant cellulaire. Les essais WST-1 et BrdU ont montré que des expositions de 24 h et 48 h à la chloroquine et l’Avasimibe™ diminuent significativement de plus de 74 ± 9 % et 86 ± 2 % % le métabolisme et la prolifération cellulaire. La zymographie pousse à croire que les effets de chloroquine étaient associés à une inhibition de 75 ± 1 % de l’activité de la MMP-2 en 48 h. L’ajout de la chloroquine et de l’Avasimibe™ pourrait être bénéfique au traitement standard des gliomes malins en réduisant leur phénotype.

Les cellules tumorales requièrent un approvisionnement continu de nutriments pour produire de l’énergie. Cependant le micro-environnement autour de la tumeur en fournit une quantité insuffisante. Nous avons donc émis l'hypothèse qu'il existe une symbiose nutritionnelle entre les cellules stromales et les cellules tumorales, qui contribue à la tumorigenèse et, nous nous sommes concentrés sur les macrophages. Typiquement, ils sont classés comme classiques (M1-like) ou alternatifs (M2-like) et dans le stroma, les macrophages ont tendance à avoir un phénotype M2-like. Concernant leur profil métabolique, les macrophages M1-like ont un métabolisme glycolytique. Toutefois, les caractéristiques métaboliques des macrophages M2-like ne sont toujours pas clairement définies. Dans nos travaux, en utilisant la lignée cellulaire murine de macrophage, les RAW 264.7, nous avons confirmé que les macrophages M1-like sont exclusivement glycolytiques alors que les M2-like ont plutôt un profil oxydatif. Nous avons démontré qu’il existe une certaine plasticité métabolique des cellules M2-likes car elles sont capables de basculer vers la glycolyse quand la respiration mitochondriale est inhibée. De plus, un blocage de la glycolyse n'a révélé aucune adaptation métabolique des macrophages M1-like mais influe sur les cellules M2, en réduisant leur capacité respiratoire. Finalement, nous avons observé que la polarisation fonctionnelle des macrophages M1-like pourrait être affectée par des changements dans le métabolisme cellulaire. Ces données suggèrent que le métabolisme est un facteur déterminant du phénotype fonctionnel des macrophages. / Tumor cells require a constant supply of nutrients and yet, their tumor microenvironment supplies insufficient amount of nutrients. We therefore hypothesize that it exists a nutritional symbiosis between stromal cells and tumor cells which contribute to tumorigenesis. Of these stromal cells, we focused on macrophages. Typically, they are classified as inflammatory (M1-like) or alternative (M2-like) and within the stroma, macrophages tend to exhibit an M2-like phenotype. Concerning their metabolic profile, M1-like macrophages have been described to exhibit a glycolytic metabolism. However, the metabolic features of M2-like macrophages remain pretty unclear. In our work, using the mouse monocyte macrophage cell line RAW 264.7, we have confirmed that M1-like cells are exclusively glycolytic whereas M2-like macrophages appear as mainly oxidative. We were able to demonstrate some metabolic plasticity for M2 cells that shift to glycolysis when mitochondrial respiration is inhibited. The targeting of glycolysis through the blockade of downstream lactic acid export catalyzed by monocarboxylate transporters, did not reveal any metabolic adaptation of M1-like macrophages but impacted on M2 cells, reducing their respiratory rate. By manipulating metabolic features of M1- and M2-like macrophages (i.e. glycolysis vs oxidative phosphorylation), we also investigated whether metabolic pathways themselves could impact on macrophage polarization phenotype. We observed that functional M1 polarization of macrophages could be affected by changes in cell metabolism. Taken together, these data suggest that metabolism is a crucial determinant of macrophage functional phenotype.

L’adiponectine (Adipo), produite par le tissu adipeux, joue un rôle dans le métabolisme (insulino-sensibilité). AdipoR1 et AdipoR2 sont ses récepteurs. Dans l’ovaire, l’Adipo s’exprime surtout dans les cellules de la thèque alors qu’AdipoR1 et AdipoR2 sont aussi présents dans les cellules de la granulosa, chez la femme, la rate et la poule. L’Adipo augmente, in vitro, la synthèse de progestérone (P4) et d’oestradiol (E2) induite par l’IGF-1. Les voies de signalisation MAPK (p38 et ERK) et de l’AMPK peuvent être activées par l’Adipo. Des fortes concentrations de glucose entraînent, in vitro, dans des cellules de la granulosa et in vivo, chez des rates diabétiques (Streptozotocine), la baisse de la production de P4 et de E2. Le glucose ne modifie pas l’expression d’AdipoR1/R2. En conclusion, l’Adipo, présente dans l’ovaire peut réguler la stéroïdogenèse. Elle pourrait être un lien entre le métabolisme et la reproduction. / Adiponectin (Adipo), produced by adipose tissue, plays a role in metabolism. This adipokine has insulin-sensitizing properties. Adipo has two receptors, AdipoR1 and AdipoR2. If Adipo is mainly expressed in theca cells, its receptors expression are also present in granulosa cells in ovary of woman, hen and rat. Adipo increases, in vitro, IGF-1-induced progesterone (P4) and oestradiol (E2) production, in granulosa cells. It can also activate the signalling pathway of MAPK (p38 and ERK) and AMPK. High levels of glucose reduce P4 and E2 production in primary rat granulosa cells and in diabetic rat (streptozotocin treatment). Furthermore, adiponectin receptors are not regulated by glucose, in rat ovarian cells. Then, Adipo can modulate ovarian steroidogenesis and could be a link between metabolism and reproduction.

Le suivi de la qualité de l'eau a été d'une grande importance depuis ces dernières décennies afin de trouver des solutions de contrôler la contamination de l'eau, induite en grande partie par les activités agricoles et industrielles. Bien que les méthodes conventionnelles, comme la chromatographie, sont des outils très précis et sensibles, un intérêt grandissant a été placé sur des techniques prometteuses qui peuvent être utilisées sur site, sont bas coût, et offrent la possibilité d'effectuer des analyses rapides. Le travail présenté ici est dédié au développement de composant Laboratoire sur Puce pour l'analyse de la toxicité de l'eau. Il consiste en un système portable pour la détection sur site et offre la possibilité d'une double détection complémentaire : optique et électrochimique. Comme la partie dédiée au capteur électrochimique a préalablement été validée, cette étude est focalisée sur l'implémentation d'un biocapteur électrochimique basé sur l'utilisation d'une algue, pour la détection de polluants dans l'eau. Le principe basique de détection consiste au suivi de changements de l'activité métabolique d'algues induits par la présence d'herbicides. La réponse de l'algue est différente pour chaque concentration d'herbicide dans un échantillon examiné. Deux herbicides sélectionnés affectent l'activité photosynthétique de l'algue et par conséquent, induisent des modifications dans la quantité des espèces électroactives produites par l'algue : O2, H2O2 et H3O+/OH-. Avant le développement du composant final type Laboratoire sur Puce, les principes de détection aussi bien que les matériaux d'électrode qui vont être intégrés, ont été validés en utilisant un type de composant plus simple, qui a été réalisé grâce aux technologies de fabrication silicium et qui a été caractérisé par des procédures plus simples. Une puce sur silicium contenant un microsystème électrochimique intégrant trois électrodes a été mis en place. Une fois validés, les matériaux de détection et les configurations choisis précédemment ont été utilisés pour la fabrication des composants Laboratoire sur Puce. Les composants Laboratoire sur Puce ont été ensuite utilisés pour des tests biologiques afin de détecter les herbicides d'intérêt. Une attention spéciale a été placée sur le suivi de O2 comme indicateur de la présence d'herbicide, étant donné que cet élément est le plus représentatif de modifications de l'activité métabolique. Un effet d'inhibition sur la photosynthèse, dépendant de la concentration de l'herbicide a été démontré. La détection de l'herbicide a été réalisée avec une grande sensibilité et sur une gamme couvrant la limite de concentration maximale acceptable imposé par le gouvernement canadien. / Water quality assessment has attracted wide attention during the last decades in order to find ways to control contamination of water bodies induced, in a big part, by agricultural and industrial activities. Although conventional techniques, such as chromatography are highly accurate and sensitive tools, increasing interest has been placed lately to powerful alternative techniques that can be used on field, are cost-effective and offer the possibility of conducting rapid analysis. The present work was therefore dedicated to the development of a lab-on-chip device for water toxicity analysis. It consists in a portable system for on-site detection and aims at offering the possibility of conducting double complementary detection: optical and electrochemical. Since the optical sensor is already validated, this study focused on the implementation of the algal-based, electrochemical biosensor for detection water contaminants. The basic detection principle consists in monitoring disturbances in metabolic activities of algae induced by the presence of the herbicides. Algal response is different for each herbicide concentration in the examined sample. The two selected herbicides affect algal photosynthetic activity and consequently induce modifications in the quantity of electroactive species, O2, H2O2 and H3O+/OH- ions related to pH, produced by algae. Prior to the development of the final lab-on-chip device, the detection principle as well as the electrode materials that were going to be integrated were validated using a simpler device that was implemented using a silicon-based fabrication technology and was characterized using simpler procedures. A silicon chip containing the integrated three-electrode electrochemical microsystem was fabricated. The performance of the microsystem was evaluated through electrochemical characterization and calibration was performed. Once validated, the aforementioned materials and configurations were used for the fabrication of the lab-on-chip devices. The lab-on-chip devices were further used in bioassays to detect the herbicides of interest. Special emphasis was placed on O2 monitoring as indicator of the presence of herbicide, as it is the element the most representative of variations in metabolic activities. A concentration-dependent inhibition effect of the herbicide on photosynthesis was demonstrated. Herbicide detection was achieved with a greater sensitivity and a range covering the limit of maximum acceptable concentration imposed by Canadian government.

Les dérivés lipidiques et solubles des inositol phosphates sont largement impliqués dans la signalisation des cellules normales et des cellules cancéreuses. L’étude de ceux-ci est un domaine en pleine expansion et le représentant le plus connu de ces inositol phosphates est l’inositol 1,4,5-trisphosphate (Ins(1,4,5)P3), responsable de la mobilisation calcique mais également point de départ du cycle des inositol phosphates hautement phosphorylés. Au cours de cette thèse, nous avons étudié le rôle des quatre enzymes capables de phosphoryler l’Ins(1,4,5)P3 :les 3 isoenzymes de l’inositol 1,4,5-trisphosphate 3-kinase (Itpk) l’Itpka, l’Itpkb et l’Itpkc clonées dans notre laboratoire, ainsi que l’inositol polyphosphate multikinase (IPMK), dans deux modèles cellulaires :les cellules souches embryonnaires murines (ESCm) ainsi que dans un modèle d’extension des neurites, les cellules PC12 stimulées au NGF.Dans le projet visant à étudier la fonction de ces quatre kinases dans les ESCm, nous avons fait ressortir deux points importants. Premièrement, grâce à l’étude des ESCm IPMK-/-, nous avons mis en évidence le rôle de l’IPMK dans la différenciation des ESCm d’une part en progéniteurs neuronaux et d’autre part en corps embryoïdes. Ces deux types de différenciation montrant une neurogenèse affectée dans les ESCm IPMK-/-. Deuxièmement, nous avons observé une augmentation d’expression de l’Itpkb dans les ESCm différenciées en corps embryoïdes comparé aux ESCm non différenciées.Dans le projet comparant la fonction des quatre kinases au cours de la différenciation des cellules PC12 en neurones sympathiques, nous avons montré que la surexpression de l’Itpka et de l’Itpkb inhibait l’élongation des neurites observées après stimulation des cellules au NGF. Cet effet inhibiteur sur l’élongation des neurites semble être expliqué par une modification de la réorganisation du cytosquelette d’actine induite par le NGF après surexpression de l’Itpka et de l’Itpkb. En conclusion, nous avons démontré que, bien qu’ayant le même substrat et permettant toutes la production d’inositol hautement phosphorylés, ces quatre enzymes pouvaient être différenciées par des fonctions spécifiques qu’elles exercent au sein de la cellule. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Glycogen storage disease type II (GSDII) is an autosomal recessive lysosomal storage disorder caused by acid alpha-1,4-glucosidase (GAA) deficiency. This study aimed to provide an in-depth description of a late-onset GSDII (LO-GSDII) cohort (n=36) and assess potential genotype-phenotype correlation. We performed a clinical record-based study, some patients (n= 19) were also followed prospectively. Phenotypes were highly variable. We focused our clinical assessment onrespiratory failure, as it is the most frequent cause of death in LO-GSDII. In addition to standard spirometric measures, in a subgroup of patients (n = 10) we utilized a new tool, optoelectronic plethysmography (OEP), to investigate the pathophysiology of respiratory muscle impairment.The GAA gene was sequenced in every patient, and pathogenic mutations were identified inall of them. Almost all (35/36) patients carried the same mutation on one allele, IVS1-32-13T>G, which was in compound heterozygosity with a variety of other GAA mutations. To investigate genotype-phenotype correlation, we divided the patient cohort in two groups, according to the severity of the mutation on the second allele. The respiratory function study focused on diaphragmatic weakness. According to the change in forced vital capacity in supine position (ΔFVC), we defined patients with ΔFVC>25% ashaving diaphragmatic weakness (DW) and those with ΔFVC<25% as without diaphragmatic weakness (noDW). We measured pulmonary function and chest wall volumes using OEP inboth groups. We found a good correlation between the supine abdominal contribution to tidal volume (%VAB) and ΔFVC. Patients showed reduced chest wall and abdominal inspiratory capacity and low abdominal expiratory reserve volume. In terms of genotype-phenotype correlation, we counted more subjects in the group with severe second mutations (n=21) who had severe motor disability and respiratory dysfunction. However, this finding remains preliminary because differences were not significant, likely because of small sample size. Finally, in two smaller substudies, we investigated the occurrence of urinary and fecal incontinence in LO-GSDII, and reported a possibly non-fortuitous association of LO-GSDII and hydromyelia in two individuals. Overall, this work 1) provided new insight into genotype-phenotype correlation in GSDII, suggesting that it is of complex nature; 2) refined the analysis of respiratory muscle impairment and showed the utility of OEP for respiratory assessment in this neuromuscular disorder, and possibly in others as well; 3) indicated some so far little studied phenotypic features of LO-GSD-II that deserve further investigation. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les cellules tumorales sont caractérisées par un métabolisme hautement glycolytique à l’inverse des cellules normales qui utilisent préférentiellement un métabolisme oxydatif. Cette adaptation métabolique permet aux cellules d’être moins dépendantes de l’oxygène et favorise les processus d’invasion. D’autres mécanismes associés aux espèces réactives de l’oxygène qui induisent des dommages de l’ADN contribuent à la transformation cellulaire et à l’initiation tumorale. Le transporteur mitochondrial UCP2 est le deuxième membre identifié dans la famille des UCP dont la fonction mitochondriale reste encore mal comprise. Cependant, UCP2 a été impliquée dans un grand nombre de fonctions biologiques telles la régulation de la production de radicaux libres, l’inflammation, la prolifération cellulaire ou encore le métabolisme énergétique. UCP2 est donc un bon candidat pour comprendre le dialogue entre ces événements connus pour favoriser l'initiation, la progression et l'invasion du cancer. Au cours de ma thèse, dans une première partie, nous avons montré que la surexpression d’UCP2 dans différentes lignées de cellules cancéreuses entraîne une diminution de leur prolifération. En effet, les cellules cancéreuses surexprimant UCP2 changent leur métabolisme de la glycolyse vers l’oxydation phosphorylante et deviennent peu tumorigènes. La modification de l’expression des enzymes de la glycolyse et de la phosphorylation oxydative contribue à ce changement métabolique. De plus, la surexpression d’UCP2 augmente la signalisation d’AMPK et diminue l’expression de HIF. UCP2 agit donc dans le contrôle du routage des substrats mitochondriaux. Dans une seconde partie, nous avons étudié si UCP2 joue un rôle dans le développement des tumeurs in vivo en modulant le métabolisme énergétique cellulaire et la production des ROS. Ainsi, nous avons montré in vivo l’impact de l’invalidation du gène Ucp2 (souris Ucp2-/-) dans deux modèles murins de cancer colorectal : un modèle transgénique (souris APCmin/+) et un modèle chimique (azoxyméthane + dextran disulfate (AOM-DSS)). Chez des souris APCmin/+ Ucp2+/+ ou des souris Ucp2+/+ sous traitement AOM-DSS, les tumeurs présentent une augmentation d’expression d’UCP2 par rapport au tissu adjacent non tumoral. L’invalidation du gène Ucp2 dans le modèle APCmin/+ diminue la survie des animaux. Une augmentation du nombre total de tumeurs est observée dans les deux modèles. Ces résultats suggèrent que l’initiation tumorale pourrait être augmentée en absence d’UCP2. / Dysregulation of cellular metabolism has been associated with malignant transformation. Switching from oxidative phosphorylation (OXPHOS) to glycolysis for ATP production allows cancer cells to be less oxygen dependent, thus favoring invasion processes. Effects on metabolism, and more particularly mitochondria metabolism, thus represent a potential therapeutic target for cancer therapy. Uncoupling protein 2 (UCP2) is a member of UCPs, a subfamily of the mitochondrial carriers. The function of UCP2 is still controversial but we recently showed its role in the modulation of cell metabolism. Therefore, UCP2 is a good candidate to address the crosstalk between metabolic alteration and promotion of cancer progression and invasion. We show that cancer cells overexpressing UCP2 shift their metabolism from glycolysis toward oxidative phosphorylation and become poorly tumorigenic. Altered expression of glycolytic and oxidative enzymes underlies the cell metabolic shift. Moreover, UCP2 overexpression is associated with an increased adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK) signaling together with a downregulation of hypoxia-induced factor (HIF) expression. In line with our previous observations, UCP2 does not function as an uncoupling protein but rather controls mitochondrial substrate routing. To address UCP2 role in cancer in vivo, we investigate the impact of Ucp2 deletion in two colorectal cancer mice models: a transgenic mice model APCmin/+ and a chemical cancer mice model (azoxymethane + dextran disulfate (AOM-DSS)). These two models are complementary because they allow us to determine if the role of UCP2 in cancer differs in only one genetic background (APC) compared with an inflammatory model (AOM + DSS). We found in those two colorectal cancer models that UCP2 is more expressed in tumors instead of the adjacent healthy mucosa. Deletion of Ucp2 in APCmin/+ mice leads to decrease in animal survival and Ucp2 deletion is associated in both mice models with an increased number of tumors. Altogether the results suggest that tumor initiation could be increased with Ucp2 deletion. UCP2 thus appears as a critical regulator of cellular metabolism with a relevant action against tumor maintenance and malignancy.

Chez les mammifères, deux types de tissu adipeux (TA) sont présents: le TA blanc, qui est l'organe de stockage et de libération des lipides, et le TA brun, qui est un organe spécialisé dans la production de chaleur grâce à l'expression de la protéine découplante mitochondriale UCP1.Chez l'homme, la présence d'un TA brun métaboliquement actif est inversement corrélée à l'obésité et au diabète de type 2. Ce TA brun est composé de deux types distincts de cellules thermogéniques, les adipocytes bruns classiques présents dans des dépôts spécifiques et les adipocytes "brite " (brown-in-white). Chez la souris, les adipocytes " brite " apparaissent dans le TA blanc lors d'une exposition au froid et sont protecteurs contre l'insulinorésistance induite par l'obésité. Ainsi le "brunissement " du TA blanc ouvre la voie à de nouvelles approches thérapeutiques pour lutter contre les pathologies associées à l'obésité. Toutefois, la capacité des adipocytes blancs humains à acquérir un métabolisme brun/brite reste méconnue. Notre étude cherche donc à identifier les changements moléculaires et métaboliques associés à la conversion d'adipocytes blancs humains différenciés en adipocytes " brite ", après un traitement par des agonistes des récepteurs nucléaires PPARgamma ou PPARalpha. Dans un premier temps, nous avons montré in vitro que les cellules hMADS(adipocytes humains dérivés des cellules souches mésenchymateuses), différenciées en adipocytes blancs sont convertis en adipocytes " brites " par les agonistes PPARgamma et PPARalpha. Ces adipocytes brites ont une activité mitochondriale élevée et expriment la protéine découplante UCP1. Dans un deuxième temps, nous avons mis en évidence que le brunissement s'accompagne d'un profond changement métabolique. La mise en place d'un cycle futile lipolyse/ré-estérification couplé à une augmentation de l'oxydation des acides gras permet de fournir les substrats nécessaires à la thermogenèse mitochondriale. A l'inverse, le transport et l'oxydation du glucose sont diminués notamment suite à l'inhibition de la pyruvate déshydrogénase par la protéine PDK4. A la place le glucose va être dirigé vers la voie de la glycéronéogenèse pour fournir le glycérol-3-phosphate nécessaire à la synthèse des triglycérides. Ainsi, l'ensemble du métabolisme des adipocytes " brite " est réorganisé vers l'utilisation des acides gras comme source principale d'énergie. Enfin, nous avons validé l'implication de PPARalpha dans les mécanismes de brunissement in vivo grâce à l'utilisation de souris dont le gène codant pour PPARalpha a été invalidé. L'induction du brunissement par un agoniste betea3-adrénergique nous a permis de confirmer que PPARalpha est nécessaire à l'expression optimale des gènes thermogéniques et au brunissement du tissu adipeux blanc. L'ensemble de ces données permet d'affirmer que chez l'homme, les adipocytes blancs sont capables de se convertir en adipocytes " brite ". Cette conversion s'accompagne de changements métaboliques qui favorisent l'utilisation intracellulaire des acides gras, ce qui pourrait diminuer leur niveau plasmatique limitant ainsi leur stockage ectopique dans les tissus insulinosensibles. / Two types of adipose tissue are present in mammals, white and brown adipose tissue. White adipose tissue (WAT) is specialized in storage and release of lipids, and brown adipose tissue (BAT) is specialized in energy dissipation as heat through the mitochondrial uncoupling protein 1 (UCP1).In humans,thermogenically-competent brown adipose tissue is negatively associated with body mass index and diabetes. BAT is composed of two distinct types of thermogenic cells, classical brown adipocytes located in specific depots and brite adipocytes (brown-in white). In mice, these cells appear in WAT upon cold exposure and are protective against obesity-induced insulin resistance. Therefore, fighting obesity through "browning" of white adipose tissue emerges as a promising strategy. However, the ability of human white adipocytes to acquire a brown/brite phenotype is not yet understood. Here, we aimed at identifying the molecular and metabolic changes associated with the white-to-brown conversion of human mesenchymal adipose-derived stem (hMADS) cells following treatment by agonists of the nuclear receptor PPARgamma or PPARalpha. First, we demonstrated in vitro that PPARgamma or PPARalpha agonists similarly induce white-to-brown conversion of hMADS cells into brite adipocytes that possess high mitochondrial content and express UCP1. Second, we showed that browning is associated with profound metabolic changes. The lipolytic machinery and fatty acid re-esterification was stimulated by the two treatments, resulting in a futile cycle. These adaptations combined with an increase of fatty acid betaoxidation provide substrates to sustain the high level of mitochondrial thermogenesis. In contrast, glucose uptake and oxidation are decreased through inactivation of the pyruvate dehydrogenase by PDK4. Consequently, glucose-carbons are redirected towards glyceroneogenesis to provide the glycerol-3-phosphate backbone necessary for triglyceride esterification. Thus, brite adipocyte metabolism is modified to promote fatty acid utilization as the main energy source. In order to confirm the involvement of PPARalpha in inducing browning in vivo, we treated mice with inactivation of the PPARalpha gene with a beta3-adrenergic agonist. In subcutaneous WAT, expression of BAT- and brite-specific markers was lower in PPARalpha knock out than in wild type mice, confirming that PPARa is required for WAT browning. Altogether, this study shows that PPARgamma and PPARalpha activation in human white adipocytes promotes browning associated with an increase in fatty acid utilization without enhancement of glucose metabolism. These metabolic changes favor intra-adipose fatty acid utilization and thus could diminish plasma fatty flux for ectopic storage into insulin-sensitive tissues.